【笔记】判断高电平，低电平和方波的几种方法

硬件花园 · 发表于 2023-11-6 21:00:00

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读取某一个上拉电平信号，它可能输出是低电平，可能是高电平，可能是方波，并且这个方波不知道频率何占空比，那么如何来通过程序来判断呢？高电平和低电平都好说，利用HAL库读取即可，如下：

#include "stm32f4xx.h"#include "stm32f4xx_hal.h"
int main(void) {  HAL_Init();  Systemclock_Config();
  // 初始化 GPIO  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); // 启用 GPIOA 时钟
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0; // 选择要读取的引脚  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT; // 设置为输入模式  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; // 没有上下拉电阻  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
  // 读取 GPIO 电平  uint8_t gpioState = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0);
  // 现在 gpioState 包含了引脚的电平状态 (GPIO_PIN_SET 或 GPIO_PIN_RESET)
  while (1) { // 在这里可以执行其他任务  }}重点是方波，如何读取方波信号呢？    方法一：读取ADC电压高电平是3.3V左右，低电平是0V左右，那么介于中间的就是方波，这个是很直观的，以下便是读取ADC的程序：

#include "stm32f4xx.h"#include "stm32f4xx_hal.h"
ADC_HandleTypeDef hadc1;
void Error_Handler(void) {  // 处理错误}
void SystemClock_Config(void) {  // 配置系统时钟}
void ADC_Config(void) {  // 初始化ADC外设  hadc1.Instance = ADC1;  hadc1.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV2;  hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;  hadc1.Init.ScanConvMode = DISABLE;  hadc1.Init.ContinuousConvMode = ENABLE; // 连续模式，以便不断地测量电压  hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;  hadc1.Init.NbrOfDiscConversion = 0;  hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE;  hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;  hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;  hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;  hadc1.Init.DMAContinuousRequests = DISABLE;  hadc1.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SEQ_CONV;  if (HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK) { Error_Handler();  }
  // 配置ADC通道    ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};  sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_0; // 选择要读取的ADC通道  sConfig.Rank = 1;  sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_84CYCLES;  if (HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig) != HAL_OK) { Error_Handler();  }}
int main(void) {  HAL_Init();  SystemClock_Config();  ADC_Config();
  // 启动ADC转换  if (HAL_ADC_Start(&hadc1) != HAL_OK) { Error_Handler();  }
  uint32_t adcValue;  while (1) { // 等待ADC转换完成 if (HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, HAL_MAX_DELAY) == HAL_OK) {    // 读取ADC数据寄存器    adcValue = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);    // 判断电压值来判断是高电平、低电平还是方波信号 }  }} 方法二：外部中断
如果是方波，外部中断肯定会触发，外部电路是上拉，我们需要将STM32配置成上拉，下降沿触发外部中断。在1s内如果有中断被触发就是方波，否则就是高或者低电平，以下是HAL的示例代码：

#include "stm32f4xx.h" #include "stm32f4xx_hal.h"
void Error_Handler(void) {  // 处理错误}
void SystemClock_Config(void) {  // 配置系统时钟}
void EXTI_Config(void) {  // 配置外部中断  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); // 启用GPIOA时钟  __HAL_RCC_SYSCFG_CLK_ENABLE(); // 启用SYSCFG时钟
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0; // 配置外部中断引脚，例如GPIOA的引脚0  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING_FALLING; // 上升沿和下降沿触发外部中断  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP; // 上拉电阻  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
  // 配置外部中断线  HAL_NVIC_SetPriority(EXTI0_IRQn, 0, 0); // 配置中断优先级  HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI0_IRQn); // 启用外部中断
  // 配置外部中断触发  EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStruct;  EXTI_InitStruct.Line = EXTI_LINE_0; // 配置外部中断线  EXTI_InitStruct.Mode = EXTI_MODE_INTERRUPT;    EXTI_InitStruct.Trigger = EXTI_TRIGGER_RISING_FALLING; // 上升沿和下降沿触发  HAL_EXTI_SetConfigLine(&EXTI_InitStruct);}
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin) {  // 外部中断回调函数，当外部中断触发时执行
  // 在这里可以执行你的方波信号检测逻辑  // 如果外部中断触发，表示方波信号  // 否则，表示高电平或低电平}
int main(void) {  HAL_Init();  SystemClock_Config();  EXTI_Config();
  while (1) { // 在这里可以执行其他任务  }}方法三：读取方波的频率和占空比
这个是直接的，也是最直观的，我们还可以额外知道该方波的一些信息。以下是示例代码：

#include "stm32f4xx.h"#include "stm32f4xx_hal.h"
TIM_HandleTypeDef htim2;uint32_t highPulse = 0;uint32_t lowPulse = 0;uint32_t period = 0;uint32_t frequency = 0;float dutyCycle = 0.0f;
void Error_Handler(void) {  // 处理错误}
void SystemClock_Config(void) {  // 配置系统时钟}
void TIM2_Config(void) {  // 初始化定时器2 (TIM2)  htim2.Instance = TIM2;  htim2.Init.Prescaler = 0;  htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;  htim2.Init.Period = 0xFFFFFFFF; // 设置定时器周期为最大值  if (HAL_TIM_Base_Init(&htim2) != HAL_OK) { Error_Handler();  }}
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) {  if (htim->Instance == TIM2) { // 每当定时器2溢出时执行
// 更新方波频率和占空比的测量值 frequency = HAL_RCC_GetPCLK1Freq() / (period + 1); dutyCycle = (float)highPulse / (period + 1); highPulse = 0; lowPulse = 0;  }}
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) {  if (htim->Instance == TIM2) { // 每当定时器2的捕获比较中断时执行
if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_SET) {       // 当外部信号为高电平时执行    highPulse = __HAL_TIM_GET_COMPARE(htim, TIM_CHANNEL_1); } else {    // 当外部信号为低电平时执行    lowPulse = __HAL_TIM_GET_COMPARE(htim, TIM_CHANNEL_1);    period = highPulse + lowPulse; }  }}
int main(void) {  HAL_Init();  SystemClock_Config();  TIM2_Config();
  // 配置外部中断线  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
  // 配置外部中断引脚  EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStruct;  EXTI_InitStruct.Line = EXTI_LINE_0;  EXTI_InitStruct.Mode = EXTI_MODE_INTERRUPT;  EXTI_InitStruct.Trigger = EXTI_TRIGGER_RISING_FALLING;  HAL_EXTI_SetConfigLine(&EXTI_InitStruct);
  // 配置中断优先级  HAL_NVIC_SetPriority(EXTI0_IRQn, 0, 0);  HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI0_IRQn);
  // 启动定时器  if (HAL_TIM_Base_Start(&htim2) != HAL_OK) { Error_Handler();  }
  while (1) { // 在这里可以执行其他任务  }}以上就是想到的3种方法，欢迎方法补充，最后如果你知道方波的频率和占空比，还有一个方法，你知道吗？
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